[发明专利]一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜及其制备方法

说明书

一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，所述聚合物隔膜宽度方向为第一方向，所述聚合物隔膜长度方向为第二方向；包括网格状筋膜(1)，所述网格状筋膜(1)包括有横筋(1.1)和纵筋(1.2)；所述横筋和纵筋成网格孔(1.3)，所述网格状筋膜中一体成型有纤维定向无纺布(2)，所述纤维定向无纺布包括纵向高密度纤维束(2.1)和横向低密度纤维束(2.2)，纵向高密度纤维束覆盖所述网格孔且对应网格孔沿第一方向间隔排列，所述横向低密度纤维束覆盖网格孔且对应网格孔沿第二方向间隔排列；所述网格孔中位于高密度纤维束的至少一侧固设有无序的纳米静电纺丝层(3)。所述用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，极大提高电池的大倍率充放电性能，同时兼具较高的耐高温性能和安全性。

技术领域

本发明涉及隔膜的技术领域，具体涉及一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜及其制备方法。

背景技术

锂电池隔膜是一层有孔 的绝缘层，厚度在8-40um，在电池中起着防止正极与负极接触，阻隔充放电时电路中的电子通过，允许电解液中锂离子通过，从而实现离子传导的重要作用。高性能锂电池隔膜的各项性能指标是冲突的，比如提高锂离子电池的比能量和大功率放电能力，就需要提高隔膜的孔隙率并降低隔膜的厚度，以便获得较小的离子电阻，但这些改变会大大降低隔膜的强度和抗冲击能力，进一步降低锂离子电池的安全性。由于各行各业对于大功率、快速充放电锂离子电池的迫切需求，现有技术的锂电池隔膜存在如下缺陷：耐温性差，在过渡充放电时产生高温使得隔膜大量收缩甚至融化，造成电极直接接触短路，继而引发火灾。电解液润湿度低造成锂离子导电率低。

锂电池隔膜的制备方法主要集中在微孔的成型上。

通过拉伸成型微孔是现有技术隔膜的主要成型方法。比亚迪股份有限公司的发明专利 (CN102820444A，2012.12.12)公开了一种电池隔膜及其制备方法，①树脂混合液，将超高分子量聚乙烯50-88％与线性低密度聚乙烯12-50％混合并置于溶剂中，加热搅拌得到混合溶液；②无纺布涂覆，将该混合溶液涂覆到聚偏氟乙烯无纺布的两面；③拉伸，将涂覆后的隔膜进行拉伸；④热定型，对拉伸后的隔膜进行辐射交联，热定型，得到成品隔膜。使得隔膜透气率235-330s/100ml，闭孔温度129-132℃，刺穿强度0.7-1.0kgf，破膜温度168-172℃。尤其是通过高压静电纺丝工艺制备的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物无纺布，网孔直径500-800nm，厚30um，孔隙率70％，表现最佳。但是该隔膜由于使用高分子量聚乙烯，热收缩性偏大，静电纺丝做的无纺布对热收缩性也没有阻碍作用，导致电池隔膜整体的热收缩性相对较大。

也有为了平衡各方面性能的多层复合膜，现有技术中常见的有PP/PE复合膜和PP/PE/PP 复合膜，利用了聚乙烯(PE)柔软、韧性好，闭孔温度和熔断温度低的特点，也利用了聚丙烯力学性能高的特性，使得锂离子电池隔膜同时具有较低的闭孔温度和较高的熔断温度，但是PP/PE隔膜对电解质的亲和性较差，易瞬间长线条撕裂，短路面积在瞬间迅速扩大，急剧上升的热量难以及时排出，潜在爆炸可能性较大。

总之，设计一种用于磷酸铁锂电池的聚合物隔膜，既能提高隔膜的孔隙率并降低隔膜的厚度，以便获得较小的离子电阻，但又同时具有满足要求的隔膜的强度和抗冲击能力，这在行业内已经成为迫切需要解决的共性难题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的，一种用于磷酸铁锂电池的纤维增强聚合物隔膜，所述聚合物隔膜宽度方向为第一方向，所述聚合物隔膜长度方向为第二方向；包括网格状筋膜，所述网格状筋膜包括有横筋和纵筋；所述横筋和纵筋形成网格孔，